轻重量无线超声探头制造技术

无线超声探头具有探头外壳，所述探头外壳封入换能器阵列堆、耦合到换能器阵列的微束形成器、采集模块、超宽带收发器、功率电路以及总重量为３００克或更少的可再充电电池。优选地，这些部件的总重量不超过１５０克，最优选地，这些部件的总重量不超过１３０克。收发器以无线方式向超声系统主机发送回声信息信号，在主机处对信号进行额外的超声波信号处理，例如进一步射束形成、图像处理和显示。电池优选为可再充电电池，用于收发器的天线位于探头与换能器堆相对的一端。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】轻重量无线超声探头本专利技术涉及医疗诊断用超声波系统，尤其涉及轻重量无线超声探头。长期以来，尤其是对于超声波医师来说，医疗诊断超声的一个缺点是 将扫描探头连接到超声系统的电缆。这些电缆很长，并且由于需要包含来 自探头中数十、数百甚至数千换能器元件的很多同轴线，常常也很粗。结 果，这些探头电缆可能处理起来很麻烦且可能很重。 一些超声波医师试图 通过在扫描时将电缆披在手臂或肩部上用于支持来解决电缆问题。在很多 情况下这样可能会导致重复应力损伤。另一个问题是探头电缆可能会污染 图像引导的外科操作的无菌区。此外，这些探头电缆相当昂贵，常常是探 头中最昂贵的部件。于是，长期以来都希望摆脱探头电缆的诊断超声。美国专利6,142,946 (Hwang等人)描述了一种恰恰这样做的超声探头 和系统。这项专利描述了一种具有集成束形成器的电池供电的阵列换能器 探头。收发器向充当其基站的超声系统发送所获取的超声数据。在超声系 统上进行图像处理和显示。完全集成的无线超声探头为探头重量带来了挑战。尽管无线探头确实 离开了沉重笨拙的电缆，探头仍然需要是轻的且容易操控，以避免反复使 用带来的人体工程学问题。需要在身体的二维或三维区域上扫描和聚焦波 束，对接收的回声进行成束，并发射和接收回声和控制信息。用于这些功 能的所有部件都对探头重量有贡献。探头机壳和电池进一步增大了重量。 因此，希望能设计这样的探头，其具有充分功能，但仍然不会给用户带来 重量问题。根据本专利技术的原理，提供了一种重量轻且使用方便的无线超声探头。 探头包括阵列换能器和集成电路微束形成器、集成电路采集子系统、集成 电路收发器和天线，以及这些部件之间的电子互连。电池和电源子系统提 供必需的能量来驱动换能器阵列并向基站发送超声波数据。部件容纳在手 持外壳中，整个探头重300克或更少。在附图中图la示出了本专利技术的手持式无线超声探头； 图lb示出了本专利技术的无线超声探头和附带的用户接口； 图lc示出了用于本专利技术的无线探头的无线用户接口； 图2a、2b和2c示出了可以充当本专利技术无线探头的基站的不同的超声显 示系统；图3示出了本专利技术的无线1D阵列探头的功能部件； 图4示出了本专利技术的无线2D阵列探头的功能部件； 图5以方框图形式示出了本专利技术的束形成器和无线探头天线之间的主 要电子子系统；图6以方框图的形式示出了本专利技术的无线探头的基站主机的主要部件;图7以方框图形式示出了适用于本专利技术的无线探头中的采集子系统；图8a和8b以截面图示出了本专利技术的轻重量无线探头；图9a和9b示出了无线探头用户接口的范例；附图说明图10a和10b示出了用于本专利技术的无线探头的USB电缆；图11示出了本专利技术的无线探头的探测和定位的测距用途；图12示出了适用于本专利技术的无线探头的显示器头戴附件；图13示出了适用于本专利技术的无线探头的Bluetooth无线语音收发器附件；图14示出了用于若干其他无线装置的本专利技术的无线探头。首先参考图l，示出了本专利技术的无线超声探头IO。探头10封装在硬聚 合机壳或外壳8中，其具有远端12和近端14。用于阵列换能器的换能器透 镜或声学窗口 12位于远端12。正是通过这个声学窗口，换能器阵列发射超 声波，并接收返回的回声信号。天线位于外壳内部探头的近端14处，其向 基站主机发射并从所述基站主机接收无线电波16。如图10a和10b所示， 电池充电触点也位于探头的近端。在探头IO—侧是常规的左右标志18，表 示探头该侧对应于图像的左侧或右侧。参见美国专利5,255,682 (Pawluskiewicz等人)。看起来探头主体的近处部分比探头更宽的远端要窄。常规上这样做，以便必需要特别紧密接触患者皮肤时，用户能够握住 更窄的近端并向扩展的远端施力。探头外壳8是气密密封的，从而能够对 其清洗和揩拭以去除凝胶，并可以在使用之后进行消毒。图lb示出了本专利技术的无线探头的另一范例10'，其包括附带的收发器用户接口22。该范例的探头外壳8'包含阵列换能器，还可以包括其他部件， 例如束形成器和采集子系统。然而，这些其他部件也可以位于收发器用户 接口 22中，收发器用户接口的尺寸可容纳其顶表面上所示的用户控制机构。 优选通过实现控制机构，允许在存在凝胶的超声环境中容易地清除，例如 密封膜或触摸屏显示器。前述其他部件的位置选择将影响到连接探头10'与 用户接口 22的电缆20。只要阵列换能器位于探头外壳8'中，电缆20就将 包括用于换能器阵列和用户接口 22中的束形成器之间所有阵列元件的导 体。如果束形成器位于探头外壳8'中(这是优选的)，那么电缆20可以更 细，因为电缆仅需要传导成束的或检测到的(不是每个元件)信号以及换 能器功率和控制信号。参见美国专利6,102，863 (Pflugrath等人)。电缆20 可以永久连接到用户接口 22，但优选与可拆除连接器相连，从而可以独立 地清洁、清洗和消毒探头10'或用另一个探头替换。在本实施例中，收发器用户接口 22包括与基站主机系统通信的无线电 收发器和天线。在用户接口 22的底部是具有可调紧扣25的腕带或绑带24。 该腕带或绑带可以是弹性的或搭扣固定的，环绕用户前臂。这样右手用户 就在右前臂顶部佩戴用户接口 22，同时在右手中握持探头10'，利用左手手 指操作右前臂上的用户控制机构。, 图lc示出了用于本专利技术的无线探头的无线用户接口32。尽管如下所述， 如果需要的话无线探头IO可以在其上具有几个简单控制机构，但很多用户 更喜欢用户控制机构完全与无线探头分开。在这种情况下，无线探头10可 以仅具有加电/断电开关或根本没有控制机构，用于操作探头的用户控制机 构可以是超声系统控制机构(42，参见图2a)或无线用户接口 32的用户控 制机构。图lc中的无线用户接口 32的范例包含发射器，所述发射器直接 向无线探头10或向基站主机发送射频或红外或其他无线控制信号16'，以 接着转发给无线探头。在图示的范例中，用户接口32是电池供电的，包括 用于用户接口和/或无线探头的加电/断电开关33。还为探头提供了基本控制机构，例如静止按钮35以及摇杆开关34以移动光标。可以提供的其他控 制机构是模式控制机构和选择按钮。该范例还包括电池电荷指示器36和信 号强度指示器37，为无线探头IO、无线用户接口32或两者指示这些参数。 可以在用户拿在手中时操作无线用户接口，或者在患者检查期间放在床边。 图2a-2c示出了用于本专利技术的无线超声探头的适当基站主机系统的范 例。图2a示出了具有用于系统电子线路和电源的较低机壳的车载超声系统 40。系统40具有控制面板42，用于控制系统操作，并可以用于控制无线探 头。控制面板上可以用于控制探头的控制机构包括跟踪球、选择键、增益 控制柄、图像静止按钮、模式控制机构等。在显示器46上显示根据无线探 头接收的信号所产生的超声图像。根据本专利技术的原理，车载系统40具有一 个或多个天线44，用于在无线探头和主机系统之间发射和接收信号16。也 可以可替代地采用射频信号之外的其他通信技术，例如探头和系统之间的 红外数据链路。图2b示出了配置成膝上型计算机形状尺寸(form factor)的主机系统。 外壳50容纳主机系统的电子线路，包括用于与无线探头通信的收发器。收 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以无线方式向主机系统发送图像数据以供显示的超声成像探头，包括：　阵列换能器；　耦合到所述阵列换能器的束形成器电路；　耦合到所述束形成器的采集控制器；　对至少部分成束的回波信号做出响应的收发器，其用于以无线方式向所 述主机系统发送图像信息信号；　功率电路，其用于向所述阵列换能器、所述束形成器电路、所述采集控制器和所述无线收发器提供激励电势；以及　耦合到所述功率电路的电池，　其中，所述阵列换能器、束形成器电路、采集控制器、收发器、功率电 路和电池包封在探头机壳内部，所述探头机壳和包封部件的总重量不超过３００克。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-6-1 60/941,4001、一种以无线方式向主机系统发送图像数据以供显示的超声成像探头，包括阵列换能器；耦合到所述阵列换能器的束形成器电路；耦合到所述束形成器的采集控制器；对至少部分成束的回波信号做出响应的收发器，其用于以无线方式向所述主机系统发送图像信息信号；功率电路，其用于向所述阵列换能器、所述束形成器电路、所述采集控制器和所述无线收发器提供激励电势；以及耦合到所述功率电路的电池，其中，所述阵列换能器、束形成器电路、采集控制器、收发器、功率电路和电池包封在探头机壳内部，所述探头机壳和包封部件的总重量不超过300克。2、 根据权利要求1所述的超声成像探头，其中，所述探头机壳和包封 部件的总重量不超过180克。3、 根据权利要求l所述的超声成像探头，其中，所述收发器响应于以 无线方式从所述主机系统接收的信号来控制所述无线探头的操作。4、 根据权利要求1所述的超声成像探头，其中，所述收发器还包括超 宽带收发器。5、 根据权利要求1所述的超声成像探头，其中，所述收发器响应于从 无线探头用户接口接收的信号来控制所述无线探头的操作。6、 根据权利要求5所述的超声成像探头，其中，所述无线探头用户接 口通过在所述无线探头和所述无线探头用户接口之间耦合的导体与所述无线探头通信。7、 根据权利要求1所述的超声成像探头，其中，所述阵列换能器还包 括一维阵列换能器。8、 根据权利要求l所述的超声成像探头，其中，所述阵列换能器还包括二维阵列换能器。9、 根...

【专利技术属性】
技术研发人员：M波伦，M威尔逊，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]